基于暂态行波的配电线路故障测距研究

【摘要】：国内外中压配电网广泛采用中性点非有效接地(包括不接地、经消弧线圈接地和经高阻接地)运行方式，以避免发生单相接地故障(又称小电流接地故障)时跳闸，造成供电中断。对于小电流接地故障，由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，接地故障点的定位比较困难，一直缺乏可靠的故障定位方法；对于短路故障，目前对其定位的诸多方法多不具有自动定位功能。因此，小电流接地系统线路故障的快速自动定位对于提高供电可靠性、减少停电损失具有重要的意义。 本文利用线路故障瞬间产生的暂态行波信号，根据双端行波故障测距原理实现配电线路小电流接地故障及短路故障的快速准确定位。主要做了以下方面的研究工作： (1)系统分析了小电流接地系统线路各种类型故障行波的暂态特征以及行波在配电线路中的传播特性。通过对故障行波暂态特征的分析发现，尽管小电流接地故障发生后线路稳态线电压和负荷电流保持不变，但其故障暂态过程仍然产生行波线模分量；相间短路故障暂态过程也产生行波线模分量，这样各种类型故障都可以利用参数较稳定的行波线模分量作为故障测距信号。通过对行波在配电线路中的传播特性分析发现，行波在配电线路中传播的过程中会发生复杂的折射和反射，从而单端行波故障测距原理不适合于结构复杂的配电线路。 (2)确定利用双端行波故障测距原理实现配电线路故障定位。提出基于时间中点的双端行波故障测距新方法，并给出了算法实现过程，解决了配电架空线、电缆混合线路波速度不连续的问题。在分析行波在配电线路末端反射规律的基础上，根据配电线路不同的结构特点，提出了“电压—电压”、“电流—电压”、“电流—电流”三种双端行波故障测距模式。 (3)提出利用配电变压器传变行波，解决配电线路行波故障测距中线路末端信号不易获取的难题，并对配电变压器的行波传变性能进行了详细研究。研究结果表明，对于暂态行波信号，配电变压器具有较快的上升时间和较高的截止频率，从而证明配电变压器能够有效传变行波波头信号，满足行